JP2013155955A - Furnace and method of two-stage combustion - Google Patents

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Ryo Hayakawa
諒 早川
Hiroshi Miyamoto
博司 宮本
Kazuya Izumi
一也 和泉
Takashi Kojima
小島  隆
Yoshinori Murakami
義則 村上
Katsu Tanaka
克 田中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress an exhaust amount of NO and CO which is an unburnt part of exhaust gas and to suppress an exhaust amount of COby suppressing a fuel consumption amount for burning the unburnt part.SOLUTION: A two-stage combustion furnace 1 includes a primary combustion furnace 10 which burns an incinerated object and exhaust gas and a secondary combustion furnace 20 which burns an unburnt part of exhaust gas exhausted from the primary combustion furnace 10. The secondary combustion furnace 20 includes a furnace body 25, an exhaust gas introducing path 30, a gas exhaust path 35, and an air introducing path 50. The exhaust gas introducing path 30 is formed in such a manner as the exhaust gas becomes a swirl flow inside the furnace body 25. The air introducing path 50 is formed in such a way that the combustion air becomes a swirl flow inside the furnace body 25, and the combustion air and the exhaust gas have swirl flows in the same direction.

Description

本発明は、一次燃焼炉と二次燃焼炉とを備える二段燃焼炉、および二段燃焼方法に関する。   The present invention relates to a two-stage combustion furnace including a primary combustion furnace and a secondary combustion furnace, and a two-stage combustion method.

例えば特許文献1に従来の二段燃焼炉が記載されている。二段燃焼炉は、被焼却物を燃焼させるとともに排ガスを排出する一次燃焼炉と、排ガスの未燃分を燃焼させる二次燃焼炉とを備える燃焼炉である。排ガスの未燃分とは、例えばCO(一酸化炭素)やNO(一酸化ニ窒素)などである。NOは温室効果ガスであるとともにオゾン層破壊物質であるので、NOの排出量抑制が望まれている。 For example, Patent Document 1 describes a conventional two-stage combustion furnace. A two-stage combustion furnace is a combustion furnace provided with a primary combustion furnace that burns incinerators and discharges exhaust gas, and a secondary combustion furnace that burns unburned parts of the exhaust gas. The unburned part of the exhaust gas is, for example, CO (carbon monoxide) or N 2 O (nitrogen monoxide). Since N 2 O is a greenhouse gas and an ozone-depleting substance, suppression of N 2 O emissions is desired.

特開2009−139043号公報JP 2009-190443 A

従来の二段燃焼炉では、省エネルギー運転及びCO排出量抑制と、排ガスの未燃分の排出量抑制と、の両立が困難であった。さらに詳しくは次の通りである。
排ガスの未燃分は、燃焼用空気との混合により燃焼させる。一般的に、この燃焼には助燃としてバーナが用いられる(バーナの使用は必須ではない)。バーナの火力を強くすれば、排ガスの未燃分の排出量を減らせる。しかし、バーナの火力を強くすると、バーナの燃料消費量が増大するとともに、COの排出量が増大してしまう。
In conventional two-stage combustion furnaces, it has been difficult to achieve both energy saving operation and CO 2 emission control and suppression of unburned exhaust gas emissions. Further details are as follows.
The unburned portion of the exhaust gas is burned by mixing with combustion air. Generally, a burner is used as an auxiliary combustion for this combustion (the use of a burner is not essential). Increasing the burner's thermal power will reduce the amount of unburned exhaust. However, when the heating power of the burner is increased, the fuel consumption of the burner increases and the amount of CO 2 emission increases.

本発明の目的は、排ガスの未燃分であるNOやCOの排出量を抑制できるとともに、未燃分を燃焼させるための燃料消費量を抑制してCOの排出量を抑制できる、二段燃焼炉および二段燃焼方法を提供することである。 The object of the present invention is to reduce the amount of N 2 O and CO that are unburned exhaust gas, and to suppress the amount of CO 2 emitted by suppressing the amount of fuel consumed to burn the unburned portion. It is to provide a two-stage combustion furnace and a two-stage combustion method.

本発明の二段燃焼炉は、被焼却物を燃焼させて排ガスを排出する一次燃焼炉と、前記一次燃焼炉から排出された前記排ガスの未燃分を燃焼させる二次燃焼炉と、を備える。前記二次燃焼炉は、内部に燃焼室を形成する円筒状の炉本体と、排ガス導入路と、ガス排出路と、空気導入路と、を備える。前記排ガス導入路は、前記炉本体の長手方向の一端側に設けられ、前記一次燃焼炉から前記炉本体の内部に前記排ガスを導入する。前記ガス排出路は、前記炉本体の長手方向の他端側に設けられ、前記炉本体の内部から前記未燃分燃焼後の前記排ガスを排出する。前記空気導入路は、前記炉本体に設けられ、前記炉本体の内部に燃焼用空気を導入する。さらに、前記排ガス導入路は、前記炉本体の内部で前記排ガスが旋回流となるように形成される。前記空気導入路は、前記炉本体の内部で前記燃焼用空気が旋回流となるように形成されるとともに、前記燃焼用空気と前記排ガスとで旋回流の旋回の向きが同じになるように形成される。   A two-stage combustion furnace according to the present invention includes a primary combustion furnace that burns an incinerator to discharge exhaust gas, and a secondary combustion furnace that burns unburned content of the exhaust gas discharged from the primary combustion furnace. . The secondary combustion furnace includes a cylindrical furnace body that forms a combustion chamber therein, an exhaust gas introduction path, a gas discharge path, and an air introduction path. The exhaust gas introduction path is provided on one end side in the longitudinal direction of the furnace body, and introduces the exhaust gas into the furnace body from the primary combustion furnace. The gas discharge path is provided on the other end side in the longitudinal direction of the furnace body, and discharges the exhaust gas after combustion of the unburned component from the inside of the furnace body. The air introduction path is provided in the furnace body, and introduces combustion air into the furnace body. Further, the exhaust gas introduction path is formed so that the exhaust gas turns into a swirl flow inside the furnace body. The air introduction path is formed so that the combustion air becomes a swirl flow inside the furnace body, and the swirl flow swirl direction is the same between the combustion air and the exhaust gas. Is done.

本発明の二段燃焼方法は、一次燃焼炉により被焼却物を燃焼させて排ガスを排出する一次燃焼工程と、前記一次燃焼工程で排出された前記排ガスの未燃分を二次燃焼炉で燃焼させる二次燃焼工程と、を備える。前記二次燃焼炉は、内部に燃焼室を形成する円筒状の炉本体を備える。前記二次燃焼工程は、排ガス導入工程と、ガス排出工程と、空気導入工程と、を備える。前記排ガス導入工程は、前記炉本体の長手方向の一端側に設けられる排ガス導入路を介して、前記一次燃焼炉から前記炉本体の内部に前記排ガスを導入する工程である。前記ガス排出工程は、前記炉本体の長手方向の他端側に設けられるガス排出路を介して、前記炉本体の内部から前記未燃分燃焼後の前記排ガスを排出する工程である。前記空気導入工程は、前記炉本体に設けられる空気導入路を介して、前記炉本体の内部に燃焼用空気を導入する工程である。さらに、前記排ガス導入工程は、前記炉本体の内部で前記排ガスが旋回流となるように前記排ガスを導入する工程である。前記空気導入工程は、前記炉本体の内部で前記燃焼用空気が旋回流となるように、かつ、前記燃焼用空気と前記排ガスとで旋回流の旋回の向きが同じになるように、前記燃焼用空気を導入する工程である。   The two-stage combustion method of the present invention includes a primary combustion step in which incinerated materials are burned in a primary combustion furnace and exhaust gas is discharged, and an unburned portion of the exhaust gas discharged in the primary combustion step is burned in a secondary combustion furnace. A secondary combustion step. The secondary combustion furnace includes a cylindrical furnace body that forms a combustion chamber therein. The secondary combustion process includes an exhaust gas introduction process, a gas discharge process, and an air introduction process. The exhaust gas introduction step is a step of introducing the exhaust gas from the primary combustion furnace into the furnace body through an exhaust gas introduction path provided on one end side in the longitudinal direction of the furnace body. The gas discharge step is a step of discharging the exhaust gas after combustion of the unburned component from the inside of the furnace body via a gas discharge path provided on the other end side in the longitudinal direction of the furnace body. The air introduction step is a step of introducing combustion air into the furnace body through an air introduction path provided in the furnace body. Furthermore, the exhaust gas introduction step is a step of introducing the exhaust gas so that the exhaust gas turns into a swirl flow inside the furnace body. In the air introduction step, the combustion air is swirled inside the furnace body, and the swirl swirl direction is the same between the combustion air and the exhaust gas. This is a process of introducing working air.

本発明では、排ガスの未燃分であるNOやCOの排出量を抑制できるとともに、未燃分を燃焼させるための燃料消費量を抑制してCOの排出量を抑制できる。 In the present invention, it is possible to suppress the emissions of N 2 O and CO is unburned gas, the emissions of CO 2 and fuel consumption by suppressing for combusting the unburned can be suppressed.

二段燃焼炉の全体図である。1 is an overall view of a two-stage combustion furnace. 図1に示す二次燃焼炉の全体図である。FIG. 2 is an overall view of the secondary combustion furnace shown in FIG. 1. 図1に示す二次燃焼炉を上から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the secondary combustion furnace shown in FIG. 1 from the top. 図1に示す二次燃焼炉などを示す図である。It is a figure which shows the secondary combustion furnace etc. which are shown in FIG. 図1に示す内径dと内径Dとの比d/Dと、二次燃焼炉での排ガスの滞留時間との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between ratio d / D of the internal diameter d shown in FIG. 1, and the residence time of the waste gas in a secondary combustion furnace. 図4(b)及び(c)に示す二次燃焼炉の排ガスの流跡線を示す図である。It is a figure which shows the trajectory line of the waste gas of the secondary combustion furnace shown to FIG.4 (b) and (c).

図1〜図3を参照して本発明の実施形態の二段燃焼炉1について説明する。なお、図1は二段燃焼炉1の断面図である(流動層炉11の下端部及び循環通路15の大部分を除く)。図3は、図2に示すIII−III矢視断面図である。以下、二段燃焼炉1の構造を説明した後、二段燃焼炉1の動作等を説明する。   A two-stage combustion furnace 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a cross-sectional view of the two-stage combustion furnace 1 (except for the lower end of the fluidized bed furnace 11 and most of the circulation passage 15). 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III shown in FIG. Hereinafter, after describing the structure of the two-stage combustion furnace 1, the operation of the two-stage combustion furnace 1 will be described.

二段燃焼炉1は、図1に示すように、被焼却物を二段階で燃焼させる燃焼炉(焼却炉)である。被焼却物は、廃棄物や汚泥などである。被焼却物は、例えば、C(炭素)やN(窒素)成分を含み、燃焼させたときにCOやNOが発生しうる物である。被焼却物は、具体的には例えば、下水脱水汚泥(脱水ケーキ)、畜産汚泥、工場汚泥などである。二段燃焼炉1は、被焼却物を燃焼させる一次燃焼炉10と、排ガス通路19を介して一次燃焼炉10に接続される二次燃焼炉20とを備える。なお、上記の「接続」とは、内部を流体が流通可能に接続することを意味する(以下同様)。 As shown in FIG. 1, the two-stage combustion furnace 1 is a combustion furnace (incinerator) that burns an incinerator in two stages. Incinerators include waste and sludge. The incinerated materials include, for example, C (carbon) and N (nitrogen) components, and can generate CO and N 2 O when burned. Specific examples of the incinerated material include sewage dewatered sludge (dehydrated cake), livestock sludge, factory sludge, and the like. The two-stage combustion furnace 1 includes a primary combustion furnace 10 that combusts an incinerated object, and a secondary combustion furnace 20 that is connected to the primary combustion furnace 10 through an exhaust gas passage 19. In addition, said "connection" means connecting the inside so that fluid can distribute | circulate (the same is true below).

(一次燃焼炉)
一次燃焼炉10は、被焼却物を燃焼させて排ガス(未燃物および灰を含む)を排出する(一次燃焼工程)炉である。一次燃焼炉10は、流動砂(流動媒体)を循環させながら、被焼却物を燃焼させる。一次燃焼炉10は、流動層炉11と、流動層炉に接続される流動砂分離部13と、流動砂分離部13及び流動層炉11に接続される循環通路15とを備える。
(Primary combustion furnace)
The primary combustion furnace 10 is a furnace that burns incinerated materials and discharges exhaust gas (including unburned materials and ash) (primary combustion process). The primary combustion furnace 10 burns incinerated materials while circulating fluid sand (fluid medium). The primary combustion furnace 10 includes a fluidized bed furnace 11, a fluidized sand separator 13 connected to the fluidized bed furnace, and a circulation passage 15 connected to the fluidized sand separator 13 and the fluidized bed furnace 11.

流動層炉11は、被焼却物を燃焼させるとともに、流動砂を加熱する炉である。流動層炉11は、底部及び蓋部を有する筒状であり、内部に一次燃焼室が形成される。
流動層炉11の下端部(「下端部」とは、下端または下端の近傍である。以下同様)は、循環通路15の下端に接続される。この循環通路15から流動層炉11に、流動砂および被焼却物が導入される。
流動層炉11の下端部には、一次空気導入路11aが設けられる。一次空気導入路11aを介して、流動層炉11の外部から内部に一次燃焼用空気が導入される。この一次燃焼用空気の空気比は例えば1.0未満であり、好ましくは0.6〜1.0である。
流動層炉11の下端部付近には、一次バーナ11bが設けられる。一次バーナ11bの火炎により、被焼却物が燃焼および熱分解されるとともに、流動砂が加熱される。流動層炉11内部の温度は、例えば750℃〜850℃に設定される。
流動層炉11の上端部(「上端部」とは、上端または上端の近傍である。以下同様)は、流動砂分離部13の上端部に接続される。被焼却物の燃焼により生じた排ガス(未燃分および灰を含む)及び流動砂が、流動層炉11内部から流動砂分離部13に排出される。
The fluidized bed furnace 11 is a furnace for burning the incinerated material and heating the fluidized sand. The fluidized bed furnace 11 has a cylindrical shape having a bottom portion and a lid portion, and a primary combustion chamber is formed therein.
The lower end portion of the fluidized bed furnace 11 (the “lower end portion” is the lower end or the vicinity of the lower end. The same applies hereinafter) is connected to the lower end of the circulation passage 15. Fluidized sand and incinerated material are introduced into the fluidized bed furnace 11 from the circulation passage 15.
A primary air introduction path 11 a is provided at the lower end of the fluidized bed furnace 11. The primary combustion air is introduced from the outside to the inside of the fluidized bed furnace 11 through the primary air introduction path 11a. The air ratio of the primary combustion air is, for example, less than 1.0, and preferably 0.6 to 1.0.
A primary burner 11 b is provided near the lower end of the fluidized bed furnace 11. The incinerated material is combusted and thermally decomposed by the flame of the primary burner 11b, and the fluidized sand is heated. The temperature inside the fluidized bed furnace 11 is set to, for example, 750 ° C. to 850 ° C.
The upper end portion of the fluidized bed furnace 11 (the “upper end portion” is the upper end or the vicinity of the upper end. The same applies hereinafter) is connected to the upper end portion of the fluidized sand separator 13. Exhaust gas (including unburned matter and ash) and fluidized sand generated by combustion of the incinerated material are discharged from the fluidized bed furnace 11 to the fluidized sand separator 13.

流動砂分離部13は、流動砂と排ガスとを分離する部分である。流動砂分離部13は、円筒状であり、下方ほど内径が狭くなるように形成される。
流動層炉11から流動砂分離部13内部に導入された流動砂および排ガスは、流動砂分離部13の内周に沿う旋回流となる。
流動砂分離部13の上端部は、排ガス通路19を介して二次燃焼炉20に接続される。流動砂分離部13の上端部から二次燃焼炉20に、排ガスが排出される。
流動砂分離部13の下端は、循環通路15の上端に接続される。流動砂分離部13の下端から循環通路15に流動砂が排出される。
The fluid sand separator 13 is a part that separates fluid sand and exhaust gas. The fluid sand separator 13 has a cylindrical shape and is formed so that the inner diameter becomes narrower downward.
The fluidized sand and exhaust gas introduced from the fluidized bed furnace 11 into the fluidized sand separator 13 are swirled along the inner periphery of the fluidized sand separator 13.
The upper end of the fluid sand separator 13 is connected to the secondary combustion furnace 20 via the exhaust gas passage 19. Exhaust gas is discharged from the upper end of the fluid sand separator 13 to the secondary combustion furnace 20.
The lower end of the fluid sand separator 13 is connected to the upper end of the circulation passage 15. The fluid sand is discharged from the lower end of the fluid sand separator 13 to the circulation passage 15.

循環通路15は、流動砂分離部13と流動層炉11とを接続(連通)する管である。
循環通路15の下端部付近には、被焼却物入口15aが形成される。被焼却物入口15aを介して、循環通路15の外部から内部に被焼却物が導入される。
そして、上述したように、循環通路15の下端から流動層炉11の内部に、流動砂および被焼却物が導入される。
The circulation passage 15 is a pipe that connects (communicates) the fluidized sand separator 13 and the fluidized bed furnace 11.
In the vicinity of the lower end of the circulation passage 15, an incineration object inlet 15 a is formed. The incinerator is introduced from the outside to the inside of the circulation passage 15 through the incinerator entrance 15a.
As described above, fluidized sand and incinerated material are introduced into the fluidized bed furnace 11 from the lower end of the circulation passage 15.

排ガス通路19は、一次燃焼炉10の流動砂分離部13と、二次燃焼炉20とを接続(連通)する管である。なお、排ガス通路19はなくても良い(二次燃焼炉20の排ガス導入路30と流動砂分離部13とが直接接続されても良い)。   The exhaust gas passage 19 is a pipe that connects (communicates) the fluidized sand separator 13 of the primary combustion furnace 10 and the secondary combustion furnace 20. The exhaust gas passage 19 may not be provided (the exhaust gas introduction path 30 of the secondary combustion furnace 20 and the fluid sand separator 13 may be directly connected).

(二次燃焼炉)
二次燃焼炉20は、一次燃焼炉10から排出された排ガスの未燃分(例えばCOやNO)を燃焼させる(二次燃焼工程)炉である。二次燃焼炉20は、いわば完全燃焼炉である(排ガスの未燃分を0に近づける炉である)。図1及び図2に示すように、二次燃焼炉20は、炉本体25と、炉本体25に設けられるバーナ27と、炉本体25の長手方向の一端側(上流側)に設けられる排ガス導入路30と、炉本体25の長手方向の他端側(下流側)に設けられるガス排出路35と、炉本体25にそれぞれ設けられる絞り部40及び空気導入路50と、を備える。
(Secondary combustion furnace)
The secondary combustion furnace 20 is a furnace (secondary combustion process) for burning unburned components (for example, CO and N 2 O) of exhaust gas discharged from the primary combustion furnace 10. The secondary combustion furnace 20 is a so-called complete combustion furnace (a furnace that brings the unburned content of exhaust gas close to 0). As shown in FIGS. 1 and 2, the secondary combustion furnace 20 includes a furnace body 25, a burner 27 provided in the furnace body 25, and exhaust gas introduction provided on one end side (upstream side) of the furnace body 25 in the longitudinal direction. A passage 30, a gas discharge passage 35 provided on the other end side (downstream side) in the longitudinal direction of the furnace body 25, and a throttle portion 40 and an air introduction passage 50 provided in the furnace body 25, respectively.

炉本体25は、内部に燃焼室25a(二次燃焼室)を形成する円筒状の部材である。この「円筒状」の軸方向は、炉本体25の長手方向である。「円筒状」には、厳密な円筒状だけでなく、例えば略楕円筒状などの略円筒状も含む(後述するように炉本体25の内周に沿って排ガスが旋回できる程度に内周が丸ければ良い)。また「円筒状」には、上端部に蓋部を備えるものや、下端部に底部を備えるもの(図示なし)を含む。
炉本体25の内部(特に絞り部40よりも上流側の部分)は、例えば850℃〜950℃に設定される。
The furnace body 25 is a cylindrical member that forms a combustion chamber 25a (secondary combustion chamber) therein. This “cylindrical” axial direction is the longitudinal direction of the furnace body 25. The “cylindrical shape” includes not only a strict cylindrical shape but also a substantially cylindrical shape such as a substantially elliptical cylindrical shape (the inner circumference is such that the exhaust gas can swirl along the inner circumference of the furnace body 25 as will be described later. It should be round). The “cylindrical shape” includes those having a lid at the upper end and those having a bottom at the lower end (not shown).
The inside of the furnace main body 25 (particularly, the portion on the upstream side of the throttle unit 40) is set at, for example, 850 ° C to 950 ° C.

この炉本体25は、炉本体25の長手方向が鉛直方向となるように配置される。すなわち、炉本体25の長手方向の一端側は上端側であり、他端側は下端側である。炉本体25の内面には、例えばレンガなどの耐火物(断熱材)が設けられる。なお、内面に耐火物が設けられる点は、後述する絞り部40の内面も同様である。   The furnace body 25 is arranged such that the longitudinal direction of the furnace body 25 is the vertical direction. That is, one end side in the longitudinal direction of the furnace body 25 is the upper end side, and the other end side is the lower end side. On the inner surface of the furnace body 25, for example, a refractory material (heat insulating material) such as a brick is provided. The point that the refractory is provided on the inner surface is also the same on the inner surface of the throttle unit 40 described later.

この炉本体25の内径(炉本体25長手方向から見た炉本体25内面の直径)を、内径Dとする。なお、炉本体25が略円筒状の場合は、次に述べる「等価内径」を内径Dとする。「等価内径」とは、炉本体25長手方向から見た炉本体25内面(略円)に囲まれた面積と同じ面積を有する円(厳密な円)の内径である。   The inner diameter of the furnace body 25 (the diameter of the inner surface of the furnace body 25 viewed from the longitudinal direction of the furnace body 25) is defined as an inner diameter D. When the furnace body 25 is substantially cylindrical, the “equivalent inner diameter” described below is defined as the inner diameter D. The “equivalent inner diameter” is the inner diameter of a circle (strict circle) having the same area as the area surrounded by the inner surface (substantially circle) of the furnace body 25 as viewed from the longitudinal direction of the furnace body 25.

バーナ27(二次バーナ)は、燃料を燃焼させて排ガスの未燃分を燃焼させる装置である。バーナ27は、排ガス導入路30の近傍に配置され、炉本体25の上端部に配置される。バーナ27の燃料は、例えば天然ガスや液化石油ガス等(都市ガスやプロパンガス等)である(一次バーナ11bの燃料も同様)。なお、排ガスと燃焼用空気とを混合させるのみで排ガスの未燃分が十分燃焼する場合などには、バーナ27はなくても良い。この場合、排ガスの未燃分が十分燃焼できるように、炉本体25の内部に導入される排ガスの温度を十分高くしておく(例えば一次バーナ11b(図1参照)の火力を十分高くする)。   The burner 27 (secondary burner) is a device that burns fuel and burns unburned exhaust gas. The burner 27 is disposed in the vicinity of the exhaust gas introduction path 30 and is disposed at the upper end portion of the furnace body 25. The fuel of the burner 27 is, for example, natural gas or liquefied petroleum gas (city gas, propane gas, etc.) (the same applies to the fuel of the primary burner 11b). Note that the burner 27 may be omitted when the unburned portion of the exhaust gas is sufficiently combusted only by mixing the exhaust gas and the combustion air. In this case, the temperature of the exhaust gas introduced into the furnace body 25 is sufficiently high so that the unburned portion of the exhaust gas can be sufficiently combusted (for example, the thermal power of the primary burner 11b (see FIG. 1) is sufficiently high). .

排ガス導入路30は、一次燃焼炉10(図1参照)から炉本体25の内部に排ガスを導入する(排ガス導入工程)通路である。排ガス導入路30は、炉本体25の上端側に設けられる。排ガス導入路30は、筒状に形成される(円筒状でも良く、角筒状などでも良い)。   The exhaust gas introduction path 30 is a passage for introducing exhaust gas into the furnace body 25 from the primary combustion furnace 10 (see FIG. 1) (exhaust gas introduction process). The exhaust gas introduction path 30 is provided on the upper end side of the furnace body 25. The exhaust gas introduction path 30 is formed in a cylindrical shape (a cylindrical shape or a rectangular tube shape may be used).

この排ガス導入路30は、図3に示すように、炉本体25の内部で排ガスが旋回流となるように形成される。排ガス導入路30は、平面視において(炉本体25の長手方向から見たときに)排ガスの流れが旋回するように形成される。排ガス導入路30は、平面視において、次に述べる「排ガス導入方向30a」が、炉本体25の内周の中心O(円筒状の炉本体25の中心軸)からずれるように配置(形成)される。「排ガス導入方向30a」とは、平面視において、次に述べる「交点30b」における排ガス導入路30の中心軸の方向である。「交点30b」とは、平面視において、炉本体25内周の延長線25bと排ガス導入路30の中心軸との交点である。
また、排ガス導入路30は、次に述べる「領域30c」が、炉本体25の内周の中心Oと重ならないように配置(形成)される。「領域30c」とは、排ガス導入路30の軸方向に直交する断面を、排ガス導入方向30aに沿って、炉本体25内部側に延長した領域である。
As shown in FIG. 3, the exhaust gas introduction path 30 is formed so that the exhaust gas turns into a swirl flow inside the furnace body 25. The exhaust gas introduction path 30 is formed so that the flow of the exhaust gas turns in a plan view (when viewed from the longitudinal direction of the furnace body 25). The exhaust gas introduction path 30 is arranged (formed) so that the “exhaust gas introduction direction 30a” described below is shifted from the center O of the inner periphery of the furnace body 25 (the central axis of the cylindrical furnace body 25) in plan view. The The “exhaust gas introduction direction 30a” is the direction of the central axis of the exhaust gas introduction path 30 at the “intersection 30b” described below in plan view. The “intersection point 30 b” is an intersection point between the extension line 25 b of the inner periphery of the furnace body 25 and the central axis of the exhaust gas introduction path 30 in plan view.
Further, the exhaust gas introduction path 30 is arranged (formed) so that a “region 30 c” described below does not overlap with the center O of the inner periphery of the furnace body 25. The “region 30c” is a region obtained by extending a cross section perpendicular to the axial direction of the exhaust gas introduction path 30 to the inside of the furnace body 25 along the exhaust gas introduction direction 30a.

この排ガス導入路30は、図2に示すように、水平方向(炉本体25の長手方向に直交する方向)に排ガスを導入するように形成される。すなわち、排ガス導入方向30aは水平方向である。排ガス導入路30は、炉本体25と一体的に形成される。なお、排ガス導入路30を炉本体25と別体として、排ガス導入路30を炉本体25に取り付けて(固定して)も良い。また、炉本体25に対して一体としても別体としても良い点は、後述するガス排出路35および空気導入路50についても同様である。排ガス導入路30から炉本体25内部に導入される排ガスの流速は例えば10〜20[m/s]等である。   As shown in FIG. 2, the exhaust gas introduction path 30 is formed so as to introduce exhaust gas in a horizontal direction (a direction orthogonal to the longitudinal direction of the furnace body 25). That is, the exhaust gas introduction direction 30a is a horizontal direction. The exhaust gas introduction path 30 is formed integrally with the furnace body 25. The exhaust gas introduction path 30 may be separated from the furnace body 25 and the exhaust gas introduction path 30 may be attached (fixed) to the furnace body 25. Moreover, the point which is good also as an integral body with respect to the furnace main body 25 or a different body is the same also about the gas exhaust path 35 and the air introduction path 50 which are mentioned later. The flow rate of the exhaust gas introduced into the furnace body 25 from the exhaust gas introduction path 30 is, for example, 10 to 20 [m / s].

ガス排出路35は、炉本体25の下端側(例えば下端部)に設けられる。ガス排出路35は、炉本体25の内部から外部に、未燃分を燃焼した後の排ガスを排出する(ガス排出工程)通路である。ガス排出路35は筒状に形成される(円筒状でも良く、角筒状などでも良い)。ガス排出路35からの未燃分燃焼後の排ガスの排出方向(ガス排出路35の中心軸)は、例えば鉛直方向であり、また例えば水平方向(図示なし)でも良い。未燃分燃焼後の排ガスの排出方向が水平方向の場合、炉本体25の下端部に灰が堆積するので、ガス排出路35から二次燃焼炉20外部へ灰が排出されることを抑制できる。なお、ガス排出路35から排出された未燃分燃焼後の排ガスは、例えば燃焼空気等の空気の予熱器、冷却器、フィルタなどを介して、煙突などから排出される。   The gas discharge path 35 is provided on the lower end side (for example, the lower end portion) of the furnace body 25. The gas discharge passage 35 is a passage for discharging exhaust gas after burning unburned components from the inside of the furnace body 25 to the outside (gas discharge step). The gas discharge path 35 is formed in a cylindrical shape (a cylindrical shape or a rectangular tube shape may be used). The discharge direction of exhaust gas after combustion of unburned components from the gas discharge passage 35 (the central axis of the gas discharge passage 35) is, for example, the vertical direction, and may be, for example, the horizontal direction (not shown). When the discharge direction of the exhaust gas after the unburned-combustion is horizontal, ash accumulates at the lower end of the furnace body 25, so that ash can be prevented from being discharged from the gas discharge passage 35 to the outside of the secondary combustion furnace 20. . The unburned combusted exhaust gas discharged from the gas discharge path 35 is discharged from a chimney or the like via a preheater, a cooler, a filter, or the like of air such as combustion air.

絞り部40は、炉本体25の内部を通る流路を絞る(絞り工程)部分である。絞り部40は円筒状に形成される。絞り部40は、下方側に向かうほど内径が小さくなる上流側テーパ部41と、内径dが一定の中央円筒部42と、下方側に向かうほど内径が大きくなる下流側テーパ部43とを備える。   The restricting portion 40 is a portion that restricts a flow path passing through the inside of the furnace body 25 (a restricting step). The throttle unit 40 is formed in a cylindrical shape. The throttle portion 40 includes an upstream taper portion 41 whose inner diameter decreases toward the lower side, a central cylindrical portion 42 having a constant inner diameter d, and a downstream taper portion 43 whose inner diameter increases toward the lower side.

この絞り部40は、炉本体25に形成され、排ガス導入路30とガス排出路35との間、かつ、空気導入路50とガス排出路35との間に配置される。絞り部40は、排ガス導入路30とガス排出路35との中央部に配置される(中央部を絞る)。「中央部」とは、厳密な中心だけでなく、略中央も含む。例えば、排ガス導入路30の下端とガス排出路35の上端との中心に、絞り部40の少なくとも一部が配置される。また例えば、排ガス導入路30の下端とガス排出路35の上端との中心に、中央円筒部42が配置される。   The throttle 40 is formed in the furnace body 25 and is disposed between the exhaust gas introduction path 30 and the gas discharge path 35 and between the air introduction path 50 and the gas discharge path 35. The throttle unit 40 is disposed at the center of the exhaust gas introduction path 30 and the gas discharge path 35 (squeezes the center part). The “center portion” includes not only the exact center but also the approximate center. For example, at least a part of the throttle portion 40 is disposed at the center between the lower end of the exhaust gas introduction path 30 and the upper end of the gas discharge path 35. Further, for example, the central cylindrical portion 42 is disposed at the center between the lower end of the exhaust gas introduction path 30 and the upper end of the gas discharge path 35.

この絞り部40の内径d(中央円筒部42の内径d)と、炉本体25の内径D(絞り部40よりも特に上流側部分の内径D)との比を比d/Dとする。比d/Dは、炉本体25内部のガスの滞留時間(後述)が長くなるように設定(選択)される。比d/Dは、0.7以上0.95以下、好ましくは0.7以上0.9以下、さらに好ましくは0.75以上0.8以下、さらに好ましくは0.8である。   The ratio between the inner diameter d of the throttle portion 40 (the inner diameter d of the central cylindrical portion 42) and the inner diameter D of the furnace body 25 (the inner diameter D of the upstream portion particularly from the throttle portion 40) is a ratio d / D. The ratio d / D is set (selected) so that the residence time (described later) of the gas inside the furnace body 25 becomes longer. The ratio d / D is 0.7 or more and 0.95 or less, preferably 0.7 or more and 0.9 or less, more preferably 0.75 or more and 0.8 or less, and further preferably 0.8.

上流側テーパ部41の傾斜角度θ41(次に述べる)は、例えば60°、45°、または30°等である。「傾斜角度θ41」とは、炉本体25長手方向(鉛直方向)に対するテーパの傾斜の角度である。なお、絞り部40が炉本体25に形成されない場合(図4(c)参照)は傾斜角度θ41=0°であり、上流側テーパ部41が形成されない場合(炉本体25と中央円筒部42とが隣接する場合)は傾斜角度θ41が90°である。絞り部40は上流側テーパ部41を備えるので、絞り部40の上端部に灰が堆積しにくい。   The inclination angle θ41 (described below) of the upstream taper portion 41 is, for example, 60 °, 45 °, 30 °, or the like. “Inclination angle θ41” is an angle of inclination of the taper with respect to the longitudinal direction (vertical direction) of the furnace body 25. When the throttle 40 is not formed in the furnace body 25 (see FIG. 4C), the inclination angle θ41 = 0 °, and when the upstream taper 41 is not formed (the furnace body 25 and the central cylindrical part 42). Is adjacent), the inclination angle θ41 is 90 °. Since the throttle portion 40 includes the upstream taper portion 41, ash is unlikely to accumulate on the upper end portion of the throttle portion 40.

空気導入路50は、炉本体25の外部から内部に燃焼用空気(二次燃焼用空気)を導入する(空気導入工程)通路である。空気導入路50は、炉本体25の上端部付近(詳細は後述)に設けられる。空気導入路50は、筒状(円筒状でも良く、角筒状などでも良い)に形成されるノズルである。空気導入路50から炉本体25内部に導入される燃焼用空気の空気比、流量および流速などは、排ガスの未燃分が十分に燃焼できるように、かつ、排ガスが炉本体25内部で旋回して滞留時間(詳細は後述)が十分長くなるように設定される。具体的には、空気導入路50から炉本体25内部に導入される燃焼用空気の空気比は例えば0.5以下であり、好ましくは0.3〜0.5である。この燃焼用空気の流速は例えば20〜60[m/s]等である(空気導入路50が複数の場合、上記空気比および流量は合計値を示す)。また、一次燃焼用空気と二次燃焼用空気を合算した好ましい空気比は、1.2〜1.5である。   The air introduction path 50 is a passage for introducing combustion air (secondary combustion air) from the outside to the inside of the furnace body 25 (air introduction process). The air introduction path 50 is provided near the upper end of the furnace body 25 (details will be described later). The air introduction path 50 is a nozzle formed in a cylindrical shape (a cylindrical shape or a rectangular tube shape or the like). The air ratio, flow rate, flow velocity, and the like of the combustion air introduced from the air introduction path 50 into the furnace body 25 are such that the unburned portion of the exhaust gas can be combusted sufficiently, and the exhaust gas swirls inside the furnace body 25. The residence time (details will be described later) is set to be sufficiently long. Specifically, the air ratio of the combustion air introduced into the furnace body 25 from the air introduction path 50 is, for example, 0.5 or less, and preferably 0.3 to 0.5. The flow velocity of the combustion air is, for example, 20 to 60 [m / s] or the like (when there are a plurality of air introduction paths 50, the air ratio and the flow rate indicate a total value). Moreover, the preferable air ratio which added the air for primary combustion and the air for secondary combustion is 1.2-1.5.

この空気導入路50は、図3に示すように、炉本体25に複数(例えば6など)設けられる。空気導入路50には、炉本体25に接続される空気導入路51と、排ガス導入路30に接続される空気導入路52(排ガス導入路30を介して炉本体25に接続される空気導入路52)とがある。   As shown in FIG. 3, a plurality of air introduction paths 50 (for example, 6) are provided in the furnace body 25. The air introduction path 50 includes an air introduction path 51 connected to the furnace body 25 and an air introduction path 52 connected to the exhaust gas introduction path 30 (an air introduction path connected to the furnace body 25 via the exhaust gas introduction path 30). 52).

(空気導入方向)
この空気導入路50は、炉本体25の内部で燃焼用空気が旋回流となるように形成される。空気導入路50は、平面視において(炉本体25の長手方向から見たときに)燃焼用空気の流れが旋回するように形成される。空気導入路50は、平面視において、次に述べる「空気導入方向50a」が、炉本体25の内周の中心O(円筒状の炉本体25の中心軸)からずれるように配置(形成)される。「空気導入方向50a」とは、平面視において、次に述べる「交点50b」における空気導入路50の中心軸の方向である。「交点50b」とは、平面視において、炉本体25内周の延長線25bと空気導入路51の中心軸との交点である。ただし、排ガス導入路30に接続されている空気導入路52については、交点50bとは、平面視において、次に述べる「直線L1」と炉本体25内周の延長線25bとの交点である。「直線L1」とは、平面視において、次に述べる「交点52b」における空気導入路52の中心軸を炉本体25内部側に延長した線である。「交点52b」とは、平面視において、空気導入路52の中心軸と、排ガス導入路30の内面の延長線30dとの交点である。
また、空気導入路50は、次に述べる「領域50c」が炉本体25の内周の中心Oと重ならないように配置(形成)される。「領域50c」とは、空気導入路50の軸方向に直交する断面を、空気導入方向50aに沿って炉本体25内部側に延長した領域である。
なお、図3では煩雑を避けるため、延長線25bおよび交点50bの符号を、複数の空気導入路50のうち一部の空気導入路50についてのみ付している。
(Air introduction direction)
The air introduction path 50 is formed so that the combustion air becomes a swirl flow inside the furnace body 25. The air introduction path 50 is formed so that the flow of combustion air swirls in a plan view (when viewed from the longitudinal direction of the furnace body 25). The air introduction path 50 is arranged (formed) so that the “air introduction direction 50 a” described below is shifted from the center O of the inner periphery of the furnace body 25 (center axis of the cylindrical furnace body 25) in plan view. The The “air introduction direction 50a” is the direction of the central axis of the air introduction path 50 at the “intersection 50b” described below in plan view. The “intersection point 50 b” is an intersection point between the extension line 25 b of the inner periphery of the furnace body 25 and the central axis of the air introduction path 51 in plan view. However, with respect to the air introduction path 52 connected to the exhaust gas introduction path 30, the intersection 50b is an intersection between a "straight line L1" described below and an extension line 25b on the inner periphery of the furnace body 25 in plan view. The “straight line L1” is a line obtained by extending the central axis of the air introduction path 52 at the “intersection 52b” described below to the inside of the furnace body 25 in plan view. The “intersection 52b” is an intersection between the central axis of the air introduction path 52 and the extension line 30d of the inner surface of the exhaust gas introduction path 30 in plan view.
Further, the air introduction path 50 is arranged (formed) such that a “region 50 c” described below does not overlap with the center O of the inner periphery of the furnace body 25. The “region 50c” is a region obtained by extending a cross section perpendicular to the axial direction of the air introduction path 50 to the inside of the furnace body 25 along the air introduction direction 50a.
Note that in FIG. 3, the extension lines 25 b and the intersection points 50 b are denoted only for some of the air introduction paths 50 in order to avoid complication.

この空気導入路50は、次に述べる「角度θ50」が0°より大きく90°以下となるように配置され、例えば30°以上60°以下となるように配置される。「角度θ50」とは、空気導入方向50aと、上述した交点50bと炉本体25の内周の中心Oとを結ぶ線分L2と、がなす角度である。なお、角度θ50が0°の場合は炉本体25の内周の中心Oに向かって空気が導入されることになり、角度θ50が90°の場合は炉本体25の内周の接線と空気導入方向50aとが一致することになる。角度θ50が小さすぎる場合は燃焼用空気の旋回が不十分となるおそれがあり、角度θ50が大きすぎる場合は、炉本体25に対する空気導入路50の配置(取り付けや形成)が困難になるおそれがある。角度θ50の好ましい下限は、例えば20°、さらに好ましくは30°とする。角度θ50の好ましい上限は、例えば70°、さらに好ましくは60°とする。   The air introduction path 50 is disposed such that an “angle θ50” described below is greater than 0 ° and equal to or less than 90 °, for example, 30 ° to 60 °. The “angle θ50” is an angle formed by the air introduction direction 50a and a line segment L2 connecting the intersection 50b and the center O of the inner periphery of the furnace body 25 described above. When the angle θ50 is 0 °, air is introduced toward the center O of the inner periphery of the furnace body 25, and when the angle θ50 is 90 °, air is introduced into the tangent to the inner periphery of the furnace body 25. The direction 50a matches. If the angle θ50 is too small, swirling of the combustion air may be insufficient, and if the angle θ50 is too large, the arrangement (attachment or formation) of the air introduction path 50 with respect to the furnace body 25 may be difficult. is there. A preferable lower limit of the angle θ50 is, for example, 20 °, and more preferably 30 °. A preferable upper limit of the angle θ50 is, for example, 70 °, and more preferably 60 °.

この空気導入路50は、空気導入路50から導入される燃焼用空気と、排ガス導入路30から導入される排ガスとで旋回流の旋回の向きが同じになるように形成される。平面視において(旋回流の旋回の軸方向から見て)、排ガス導入路30により生じる排ガスの旋回流の旋回の向きが左回りの場合は、空気導入路50により生じる燃焼用空気の旋回流の旋回の向きも左回りとする(排ガスが右回りの場合は燃焼用空気も右回りとする)。なお、上記のように燃焼用空気と排ガスとで旋回流の旋回の向きが同じ場合、排ガス導入路30に対する空気導入路50の向きが「正方向」であるとする(旋回の向きが逆の場合を「逆方向」とする)。   The air introduction path 50 is formed so that the combustion air introduced from the air introduction path 50 and the exhaust gas introduced from the exhaust gas introduction path 30 have the same swirling direction. In a plan view (as viewed from the direction of the swirl flow swirl), when the swirl direction of the exhaust gas swirl generated by the exhaust gas introduction path 30 is counterclockwise, the swirl of the combustion air generated by the air introduction path 50 The direction of turning is also counterclockwise (when the exhaust gas is clockwise, the combustion air is also clockwise). In addition, when the direction of the swirling flow swirl is the same between the combustion air and the exhaust gas as described above, it is assumed that the direction of the air introduction path 50 with respect to the exhaust gas introduction path 30 is the “forward direction” (the direction of swirl is reversed). The case is "reverse").

この空気導入路50は、図2に示すように、水平方向(炉本体25の長手方向に直交する方向)に燃焼用空気を導入するように形成される。すなわち、空気導入方向50aは水平方向である。   As shown in FIG. 2, the air introduction path 50 is formed so as to introduce combustion air in a horizontal direction (a direction perpendicular to the longitudinal direction of the furnace body 25). That is, the air introduction direction 50a is a horizontal direction.

(空気導入路の高さ位置)
この空気導入路50は、排ガス導入路30と同じ高さ位置に配置される。さらに詳しくは、排ガス導入路30から排ガスが導入される位置、および、空気導入路50から燃焼用空気が導入される位置は、同じ高さである(空気導入路50と排ガス導入路30とが、炉本体25の長手方向に直行する方向に並ぶように設置される)。すなわち、上記「同じ高さである」とは、「空気導入高さ範囲50e」が「排ガス導入高さ範囲30e」の範囲内に配置されることを意味する。ここで、「空気導入高さ範囲50e」とは、空気導入路51の炉本体25への取り付け位置(又は空気導入路52の排ガス導入路30への取り付け位置)における、空気導入路50内部の上端から下端までの範囲である。「排ガス導入高さ範囲30e」とは、排ガス導入路30の炉本体25への取り付け位置における、排ガス導入路30内部の上端から下端までの範囲である。排ガス導入路30および空気導入路50は、例えば、空気導入方向50aおよび排ガス導入方向30aが同一平面上の方向となるように配置される(空気導入路50および排ガス導入路30それぞれの中心軸が、炉本体25の長手方向に直交する同一平面上に配置される)。
(Height position of the air introduction path)
The air introduction path 50 is disposed at the same height as the exhaust gas introduction path 30. More specifically, the position where the exhaust gas is introduced from the exhaust gas introduction path 30 and the position where the combustion air is introduced from the air introduction path 50 are the same height (the air introduction path 50 and the exhaust gas introduction path 30 are And installed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the furnace body 25). That is, “the same height” means that “the air introduction height range 50e” is disposed within the range of “the exhaust gas introduction height range 30e”. Here, the “air introduction height range 50 e” means the inside of the air introduction path 50 at the attachment position of the air introduction path 51 to the furnace body 25 (or the attachment position of the air introduction path 52 to the exhaust gas introduction path 30). The range from the upper end to the lower end. The “exhaust gas introduction height range 30e” is a range from the upper end to the lower end inside the exhaust gas introduction path 30 at the position where the exhaust gas introduction path 30 is attached to the furnace body 25. The exhaust gas introduction path 30 and the air introduction path 50 are, for example, arranged so that the air introduction direction 50a and the exhaust gas introduction direction 30a are on the same plane (the central axes of the air introduction path 50 and the exhaust gas introduction path 30 are respectively And arranged on the same plane perpendicular to the longitudinal direction of the furnace body 25).

(複数の空気導入路について)
この空気導入路50は、上述したように炉本体25に複数設けられる。複数の空気導入路50から炉本体25に均等に燃焼用空気が導入される。複数の空気導入路50それぞれから導入される燃焼用空気の流速および流量は同じである。複数の空気導入路50それぞれについての複数の交点50bは、例えば等間隔に配置される。複数の空気導入路50それぞれについての複数の角度θ50は、同じ角度に設定される。
(About multiple air introduction paths)
A plurality of air introduction paths 50 are provided in the furnace body 25 as described above. Combustion air is evenly introduced into the furnace body 25 from the plurality of air introduction paths 50. The flow velocity and flow rate of the combustion air introduced from each of the plurality of air introduction paths 50 are the same. The plurality of intersections 50b for each of the plurality of air introduction paths 50 are arranged at regular intervals, for example. The plurality of angles θ50 for each of the plurality of air introduction paths 50 are set to the same angle.

(二次燃焼炉の動作)
二次燃焼炉20は次のように動作する。上述したように、排ガス導入路30を介して、一次燃焼炉10(図1参照)から炉本体25内部に未燃分を含む排ガスが導入される。また、空気導入路50を介して、燃焼用空気が炉本体25内部に導入される。バーナ27により、燃焼用空気と混合された排ガスの未燃分(NOやCOなど)が燃焼される。排ガス及び燃焼用空気は、炉本体25の内周面に沿って旋回しながら、下方側(下流側)に向かって流れる。このとき、排ガス及び燃焼用空気の旋回流は、絞り部40の入口付近で滞留する。このように排ガス及び燃焼用空気が滞留することにより、排ガスの未燃分がより確実に燃焼する。そして、未燃分が燃焼した後の排ガスが、図2に示すガス排出路35から排出される。
(Operation of secondary combustion furnace)
The secondary combustion furnace 20 operates as follows. As described above, exhaust gas containing unburned components is introduced from the primary combustion furnace 10 (see FIG. 1) into the furnace body 25 through the exhaust gas introduction path 30. Further, combustion air is introduced into the furnace body 25 through the air introduction path 50. The burner 27 burns unburned components (N 2 O, CO, etc.) of the exhaust gas mixed with the combustion air. The exhaust gas and the combustion air flow toward the lower side (downstream side) while swirling along the inner peripheral surface of the furnace body 25. At this time, the swirling flow of the exhaust gas and the combustion air stays in the vicinity of the inlet of the throttle unit 40. As the exhaust gas and combustion air stay in this way, the unburned portion of the exhaust gas burns more reliably. And the exhaust gas after unburned part combusts is discharged | emitted from the gas discharge path 35 shown in FIG.

(シミュレーション)
熱流体解析ソフトを用いたシミュレーションにより、下記(a)〜(c)の比較を行った。
(a)内径dと内径Dとの比d/Dと、排ガスの滞留時間との比較
(b)空気導入路50の向きと、排ガスの滞留時間との比較
(c)空気導入路50の高さ位置と、ガスの混合性との比較
(simulation)
The following (a) to (c) were compared by simulation using thermal fluid analysis software.
(A) Comparison between the ratio d / D between the inner diameter d and the inner diameter D and the residence time of the exhaust gas (b) Comparison between the direction of the air introduction path 50 and the residence time of the exhaust gas (c) The height of the air introduction path 50 Comparison of gas position and gas mixing

シミュレーションは、原則、上記実施形態の二次燃焼炉20について行った(例外については後述)。シミュレーションの条件の詳細は、原則、次の通りである。
・排ガス導入路30から導入される排ガスの流量:14125[m3N/h]、流速:15.8[m/s]
・空気導入路50から導入される燃焼用空気の流量:3925[m3N/h](6本の合計)、流速:51.5[m/s]、空気比0.45
・角度θ50(図3参照):60°
・排ガス導入路30の中心軸(排ガス導入方向30aの高さ位置)と、絞り部40の中央円筒部42の上端との高さの差:2.7m
・絞り部40(中央円筒部42下端)からガス排出路35上端までの距離):5.6m
・絞り部40の上流側テーパ部41の傾斜角度θ41:53°
・炉本体25の内径D:3.0m
・絞り部40の内径d:2.4m
・比d/D=0.80
・排ガス導入路30の中心軸(排ガス導入方向30aの高さ位置)と、空気導入路50の中心軸(空気導入方向50aの高さ位置)との高さの差:2.16m
上記実施形態の二次燃焼炉20では、排ガス導入路30と空気導入路50とを同じ高さ位置に配置した(図2の空気導入路50A参照)。しかし、このシミュレーションでは原則、排ガス導入路30と絞り部40との間に空気導入路50を配置する(図2の空気導入路50B参照)(比較(c)の[位置A]の場合を除く)。
これらのシミュレーションの条件を「条件α」とする。条件αに対して条件を変更した場合については後述する。
The simulation was performed in principle for the secondary combustion furnace 20 of the above embodiment (exception will be described later). The details of the simulation conditions are as follows in principle.
-Flow rate of exhaust gas introduced from the exhaust gas introduction path 30: 14125 [m 3 N / h], flow velocity: 15.8 [m / s]
-Flow rate of combustion air introduced from the air introduction path 50: 3925 [m 3 N / h] (total of 6), flow velocity: 51.5 [m / s], air ratio 0.45
Angle θ50 (see FIG. 3): 60 °
The difference in height between the central axis of the exhaust gas introduction path 30 (height position in the exhaust gas introduction direction 30a) and the upper end of the central cylindrical portion 42 of the throttle 40 is 2.7 m.
-Distance from the throttle 40 (lower end of the central cylindrical part 42) to the upper end of the gas discharge path 35): 5.6 m
The inclination angle θ41 of the upstream taper portion 41 of the throttle portion 40: 53 °
・ Inner diameter D of furnace body 25: 3.0 m
-Inner diameter d of the throttle 40: 2.4 m
-Ratio d / D = 0.80
The difference in height between the central axis of the exhaust gas introduction path 30 (height position in the exhaust gas introduction direction 30a) and the central axis of the air introduction path 50 (height position in the air introduction direction 50a): 2.16 m
In the secondary combustion furnace 20 of the above embodiment, the exhaust gas introduction path 30 and the air introduction path 50 are arranged at the same height position (see the air introduction path 50A in FIG. 2). However, in this simulation, in principle, the air introduction path 50 is disposed between the exhaust gas introduction path 30 and the throttle 40 (see the air introduction path 50B in FIG. 2) (except in the case of [Position A] in comparison (c)). ).
These simulation conditions are defined as “condition α”. The case where the condition is changed with respect to the condition α will be described later.

(a)内径dと内径Dとの比d/Dと、排ガスの滞留時間との比較
絞り部40の内径dと炉本体25の内径Dとの比d/Dと、排ガスの滞留時間との関係を調べた。排ガスの滞留時間(以下、単に「滞留時間」ともいう)とは、排ガスの任意の一つの粒子が、排ガス導入路30に入ってから、ガス排出路35を出るまでの時間である。滞留時間が長いほど、排ガスの未燃分が多く燃焼する。ここでは、表1に示す様々な比d/Dの場合について滞留時間を調べた。なお、図4(a)にはd/D=0.6の場合、図4(b)にはd/D=0.8の場合、図4(c)にはd/D=1.0の場合の二次燃焼炉20を示す。
(A) Comparison between the ratio d / D between the inner diameter d and the inner diameter D and the residence time of the exhaust gas The ratio d / D between the inner diameter d of the throttle section 40 and the inner diameter D of the furnace body 25 and the residence time of the exhaust gas I investigated the relationship. The residence time of the exhaust gas (hereinafter also simply referred to as “residence time”) is the time from when any one particle of the exhaust gas enters the exhaust gas introduction passage 30 until it exits the gas discharge passage 35. The longer the residence time, the more unburned exhaust gas burns. Here, the residence time was examined for various ratios d / D shown in Table 1. 4 (a), d / D = 0.6, FIG. 4 (b), d / D = 0.8, and FIG. 4 (c), d / D = 1.0. The secondary combustion furnace 20 in the case of is shown.

シミュレーションの結果を表1に示す。なお、表1中の「滞留時間の増減(%)」は、比d/D=1.00の場合(絞り部40がない場合)を基準としている。また、図5には、比d/Dと、滞留時間との関係を表すグラフを示す。表1及び図5に示すように、比d/Dが0.70〜0.90の場合に、比d/Dが1.00の場合よりも滞留時間が長くなった。特に、比d/Dが0.75〜0.80の場合に滞留時間が長くなった。なお、図5から明らかなように、比d/D=0.95の場合も、比d/D=1.00の場合よりも滞留時間が長くなると予想できる。一方、比d/Dが小さすぎても滞留時間は短くなる。これは、比d/Dを小さくし過ぎると、上流側テーパ部41で排ガス圧力が上昇し過ぎて、排ガスが燃焼室25a(二次燃焼室)を高速で通過して排出されてしまう為である。   The simulation results are shown in Table 1. The “increase / decrease (%) in residence time” in Table 1 is based on the case where the ratio d / D = 1.00 (the case where there is no throttle 40). FIG. 5 is a graph showing the relationship between the ratio d / D and the residence time. As shown in Table 1 and FIG. 5, when the ratio d / D was 0.70 to 0.90, the residence time was longer than when the ratio d / D was 1.00. In particular, when the ratio d / D is 0.75 to 0.80, the residence time becomes longer. As is clear from FIG. 5, it can be expected that the residence time is longer in the case of the ratio d / D = 0.95 than in the case of the ratio d / D = 1.00. On the other hand, if the ratio d / D is too small, the residence time is shortened. This is because if the ratio d / D is made too small, the exhaust gas pressure rises too much at the upstream taper portion 41, and the exhaust gas passes through the combustion chamber 25a (secondary combustion chamber) at high speed and is discharged. is there.

図6(a)にはd/D=0.8の場合、図6(b)にはd/D=1.0の場合の二次燃焼炉20内部の排ガスの流跡線を示す。図6(a)と図6(b)とを対比すると、d/D=0.80の場合は、d/D=1.00の場合に比べ、絞り部40の入口付近で排ガスが滞留することが分かった(特に図6(a)及び図6(b)に示す部分25c参照)。   FIG. 6A shows a trace line of exhaust gas inside the secondary combustion furnace 20 when d / D = 0.8, and FIG. 6B shows a case where d / D = 1.0. Comparing FIG. 6A and FIG. 6B, when d / D = 0.80, the exhaust gas stays in the vicinity of the inlet of the throttle 40 compared to when d / D = 1.00. It has been found (see particularly the portion 25c shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b)).

(b)空気導入路50の向きと、排ガスの滞留時間との比較
図3に示す空気導入路50から導入される燃焼用空気の旋回流の旋回の向きと、排ガスの滞留時間との関係を調べた。なお、上述したように、滞留時間が長いほど、排ガスの未燃分が多く燃焼する。ここでは、次の3つの場合(条件)について比較した。
・[正方向]排ガス導入路30に対する空気導入路50の向きが上記「正方向」の場合(上記条件αの場合)
・[中心軸方向]空気導入方向50aが炉本体25の内周の中心Oを向く場合。すなわち、図3の角度θ50が0°の場合
・[逆方向]排ガス導入路30に対する空気導入路50の向きが上記「逆方向」の場合
(B) Comparison between the direction of the air introduction path 50 and the residence time of the exhaust gas The relationship between the orientation of the swirling flow of the combustion air introduced from the air introduction path 50 shown in FIG. Examined. As described above, the longer the residence time is, the more unburned exhaust gas burns. Here, the following three cases (conditions) were compared.
[Positive direction] When the direction of the air introduction path 50 with respect to the exhaust gas introduction path 30 is the “positive direction” (in the case of the above condition α)
[Center axis direction] When the air introduction direction 50 a faces the center O of the inner periphery of the furnace body 25. 3 is 0 °. [Reverse direction] When the direction of the air introduction path 50 with respect to the exhaust gas introduction path 30 is the above-mentioned “reverse direction”

シミュレーションの結果を表2に示す。表2に示すように、空気導入路50の向きが「正方向」の場合は、「逆方向」および「中心軸方向」の場合に比べ、滞留時間が長くなった。   The simulation results are shown in Table 2. As shown in Table 2, the residence time was longer when the direction of the air introduction path 50 was “forward direction” than when it was “reverse direction” and “center axis direction”.

なお、空気導入路50の高さ位置を変えても滞留時間には、ほぼ影響がない。したがって、排ガス導入路30と同じ高さ位置に空気導入路50を配置しても(図2の空気導入路50A参照)、比較(a)および(b)については上記と同様の結果が得られる。   In addition, even if the height position of the air introduction path 50 is changed, the residence time is hardly affected. Therefore, even if the air introduction path 50 is arranged at the same height as the exhaust gas introduction path 30 (see the air introduction path 50A in FIG. 2), the same results as above are obtained for the comparisons (a) and (b). .

(c)空気導入路50の高さ位置と、ガスの混合性との比較
図2に示す空気導入路50の高さ位置と、排ガスと燃焼用空気との混合性(標準偏差)と、の関係を比較した。なお、標準偏差が小さいほど、排ガスと燃焼用空気の混合性が良い(より均一である)ことを示し、この混合性が良いほど排ガスの未燃分がより燃焼する。ここでは、次の2つの空気流入位置について比較した。
・[位置A]空気導入路50(50A)が排ガス導入路30と同じ高さ位置に配置される場合。すなわち、上記実施形態の位置に空気導入路50が配置される場合。
・[位置B]空気導入路50(50B)が排ガス導入路30よりも下方の位置に配置される場合。すなわち、上記「条件α」の位置に空気導入路50が配置される場合。
(C) Comparison of the height position of the air introduction path 50 and the gas mixing property The height position of the air introduction path 50 shown in FIG. 2 and the mixing property (standard deviation) of exhaust gas and combustion air The relationship was compared. Note that the smaller the standard deviation, the better (more uniform) the miscibility of the exhaust gas and the combustion air, and the better the miscibility, the more the unburned portion of the exhaust gas burns. Here, the following two air inflow positions were compared.
[Position A] When the air introduction path 50 (50A) is arranged at the same height as the exhaust gas introduction path 30. That is, the air introduction path 50 is disposed at the position of the above embodiment.
[Position B] When the air introduction path 50 (50B) is disposed at a position below the exhaust gas introduction path 30. That is, the air introduction path 50 is disposed at the position of the “condition α”.

シミュレーションの結果を表3に示す。表3に示すように、[位置A]の場合、[位置B]に比べ混合性が良好になることが分かった。   The simulation results are shown in Table 3. As shown in Table 3, in the case of [Position A], it was found that the mixing property was better than that in [Position B].

(効果1)
次に、二段燃焼炉1および二段燃焼方法の効果を説明する。図1に示すように、二段燃焼炉1は、被焼却物を燃焼させて排ガスを排出する一次燃焼炉10と、一次燃焼炉10から排出された排ガスの未燃分を燃焼させる二次燃焼炉20と、を備える。二次燃焼炉20は、内部に燃焼室25aを形成する円筒状の炉本体25と、排ガス導入路30と、ガス排出路35と、空気導入路50とを備える。排ガス導入路30は、炉本体25の上端側(長手方向の一端側)に設けられ、一次燃焼炉10から炉本体25の内部に排ガスを導入する。ガス排出路35は、炉本体25の下端側(長手方向の他端側)に設けられ、炉本体25の内部から未燃分燃焼後の排ガスを排出する。空気導入路50は、炉本体25に設けられ、炉本体25の内部に燃焼用空気を導入する。
(Effect 1)
Next, the effects of the two-stage combustion furnace 1 and the two-stage combustion method will be described. As shown in FIG. 1, a two-stage combustion furnace 1 includes a primary combustion furnace 10 that burns incinerators and discharges exhaust gas, and secondary combustion that burns unburned components of the exhaust gas discharged from the primary combustion furnace 10. A furnace 20. The secondary combustion furnace 20 includes a cylindrical furnace body 25 that forms a combustion chamber 25 a therein, an exhaust gas introduction path 30, a gas discharge path 35, and an air introduction path 50. The exhaust gas introduction path 30 is provided on the upper end side (one end side in the longitudinal direction) of the furnace body 25, and introduces exhaust gas into the furnace body 25 from the primary combustion furnace 10. The gas discharge path 35 is provided on the lower end side (the other end side in the longitudinal direction) of the furnace body 25, and discharges the exhaust gas after unburned combustion from the inside of the furnace body 25. The air introduction path 50 is provided in the furnace body 25 and introduces combustion air into the furnace body 25.

図3に示すように、排ガス導入路30は、炉本体25の内部で排ガスが旋回流となるように形成される。空気導入路50は、炉本体25の内部で燃焼用空気が旋回流となるように形成されるとともに、燃焼用空気と排ガスとで旋回流の旋回の向きが同じ(上記「正方向」)になるように形成される。
よって、排ガス及び燃焼用空気が炉本体25の内部で旋回しやすいので、排ガス及び燃焼用空気の二次燃焼炉20内での滞留時間が長くなる。よって、排ガスの未燃分が燃焼しやすい環境(条件)となる。具体的には、NOは滞留時間が長い程熱分解が進み、COは空気と混合されて燃焼されやすくなる。その結果、二段燃焼炉1からのNOやCOの排出量を抑制できる。
As shown in FIG. 3, the exhaust gas introduction path 30 is formed so that the exhaust gas turns into a swirl flow inside the furnace body 25. The air introduction path 50 is formed so that the combustion air becomes a swirl flow inside the furnace body 25, and the swirl flow swirl directions are the same (the above-mentioned “positive direction”) between the combustion air and the exhaust gas. Formed to be.
Therefore, since the exhaust gas and the combustion air easily turn inside the furnace body 25, the residence time of the exhaust gas and the combustion air in the secondary combustion furnace 20 becomes long. Therefore, it becomes an environment (condition) in which the unburned portion of the exhaust gas easily burns. Specifically, the longer the residence time of N 2 O, the more pyrolysis proceeds, and CO is mixed with air and easily burned. As a result, N 2 O and CO emissions from the two-stage combustion furnace 1 can be suppressed.

また、排ガスの未燃分を燃焼させるという上記の効果を得るために、未燃分を燃焼させるための燃料の燃料消費量を増やす必要がない。その結果、未燃分を燃焼させるための燃料の燃焼により生じるCOの排出量を抑制できる。なお、未燃分を燃焼させるための燃料は、具体的には例えば、図1に示すバーナ27(二次バーナ)や一次バーナ11bにより消費される。 Further, in order to obtain the above effect of burning the unburned portion of the exhaust gas, it is not necessary to increase the fuel consumption of the fuel for burning the unburned portion. As a result, it is possible to suppress the amount of CO 2 emission caused by the combustion of fuel for burning unburned components. Specifically, the fuel for burning the unburned portion is consumed by, for example, the burner 27 (secondary burner) and the primary burner 11b shown in FIG.

(効果2)
図2に示すように、排ガス導入路30は、水平方向(炉本体25の長手方向に直交する方向)に排ガスを導入するように形成される。空気導入路50は、水平方向(炉本体25の長手方向に直交する方向)に燃焼用空気を導入するように形成される。
すなわち、排ガスおよび燃焼用空気の炉本体25内部への導入の向きは、いずれも水平方向である。よって、炉本体25内部に排ガスまたは燃焼用空気を下向き(炉本体25の長手方向の一端側から他端側に向かう向き)に導入する場合に比べ、排ガス及び燃焼用空気の二次燃焼炉20内での滞留時間をより長くできる。
(Effect 2)
As shown in FIG. 2, the exhaust gas introduction path 30 is formed so as to introduce the exhaust gas in a horizontal direction (a direction orthogonal to the longitudinal direction of the furnace body 25). The air introduction path 50 is formed so as to introduce combustion air in a horizontal direction (a direction orthogonal to the longitudinal direction of the furnace body 25).
That is, the direction of introducing exhaust gas and combustion air into the furnace body 25 is horizontal. Therefore, compared with the case where the exhaust gas or the combustion air is introduced into the furnace body 25 downward (direction from one end side to the other end side in the longitudinal direction of the furnace body 25), the secondary combustion furnace 20 of the exhaust gas and the combustion air is compared. The residence time can be made longer.

(効果3)
図3に示すように、空気導入路50は炉本体25に複数設けられる。よって、空気導入路50が炉本体25に1つのみ設けられる場合に比べ、排ガス及び燃焼用空気が炉本体25内部でより旋回しやすい。よって、排ガス及び燃焼用空気の二次燃焼炉20内での滞留時間をより長くできる。
(Effect 3)
As shown in FIG. 3, a plurality of air introduction paths 50 are provided in the furnace body 25. Therefore, compared with the case where only one air introduction path 50 is provided in the furnace body 25, the exhaust gas and the combustion air are more easily swirled inside the furnace body 25. Therefore, the residence time in the secondary combustion furnace 20 of exhaust gas and combustion air can be made longer.

また、複数の空気導入路50それぞれから導入される燃焼用空気の流速および流量が同じである。よって、排ガス及び燃焼用空気が炉本体25内部でより旋回しやすいので、排ガス及び燃焼用空気の二次燃焼炉20内での滞留時間をより長くできる。   Moreover, the flow velocity and flow rate of the combustion air introduced from each of the plurality of air introduction paths 50 are the same. Therefore, since the exhaust gas and the combustion air are more easily swirled inside the furnace body 25, the residence time of the exhaust gas and the combustion air in the secondary combustion furnace 20 can be made longer.

(効果4)
図1に示すように、二段燃焼方法は、一次燃焼炉10により被焼却物を燃焼させて排ガスを排出する一次燃焼工程と、一次燃焼工程で排出された排ガスの未燃分を二次燃焼炉20で燃焼させる二次燃焼工程と、を備える。二次燃焼炉20は、内部に燃焼室25aを形成する円筒状の炉本体25を備える。二次燃焼工程は、排ガス導入工程と、ガス排出工程と、空気導入工程と、を備える。排ガス導入工程は、炉本体25の上端側(長手方向の一端側)に設けられる排ガス導入路30を介して、一次燃焼炉10から炉本体25の内部に排ガスを導入する工程である。ガス排出工程は、炉本体25の下端側(長手方向の他端側)に設けられるガス排出路35を介して、炉本体25の内部から未燃分燃焼後の排ガスを排出する工程である。空気導入工程は、炉本体25に設けられる空気導入路50を介して、炉本体25の内部に燃焼用空気を導入する工程である。
(Effect 4)
As shown in FIG. 1, the two-stage combustion method includes a primary combustion process in which an incinerated material is combusted in a primary combustion furnace 10 to discharge exhaust gas, and an unburned portion of the exhaust gas discharged in the primary combustion process is subjected to secondary combustion. A secondary combustion step of burning in the furnace 20. The secondary combustion furnace 20 includes a cylindrical furnace body 25 that forms a combustion chamber 25a therein. The secondary combustion process includes an exhaust gas introduction process, a gas discharge process, and an air introduction process. The exhaust gas introduction process is a process of introducing exhaust gas from the primary combustion furnace 10 into the furnace main body 25 through the exhaust gas introduction path 30 provided on the upper end side (one end side in the longitudinal direction) of the furnace main body 25. The gas discharge step is a step of discharging the unburned combusted exhaust gas from the inside of the furnace body 25 through the gas discharge path 35 provided on the lower end side (the other end side in the longitudinal direction) of the furnace body 25. The air introduction process is a process of introducing combustion air into the furnace body 25 through an air introduction path 50 provided in the furnace body 25.

図3に示すように、排ガス導入工程は、炉本体25の内部で排ガスが旋回流となるように排ガスを導入する工程である。空気導入工程は、炉本体25の内部で燃焼用空気が旋回流となるように、かつ、燃焼用空気と排ガスとで旋回流の旋回の向きが同じになるように、燃焼用空気を導入する工程である。これらの工程により、上記(効果1)と同様の効果が得られる。   As shown in FIG. 3, the exhaust gas introduction step is a step of introducing exhaust gas so that the exhaust gas turns into a swirl flow inside the furnace body 25. In the air introduction step, the combustion air is introduced so that the combustion air becomes a swirl flow inside the furnace body 25 and the swirl flow swirl directions are the same between the combustion air and the exhaust gas. It is a process. By these steps, the same effect as the above (Effect 1) can be obtained.

(効果5)
図2に示すように、排ガス導入工程は、水平方向(炉本体25の長手方向に直交する方向)に排ガスを導入する工程である。空気導入工程は、水平方向(炉本体25の長手方向に直交する方向)に燃焼用空気を導入する工程である。これらの工程により、上記(効果2)と同様の効果が得られる。
(Effect 5)
As shown in FIG. 2, the exhaust gas introduction step is a step of introducing exhaust gas in the horizontal direction (a direction orthogonal to the longitudinal direction of the furnace body 25). The air introduction process is a process of introducing combustion air in a horizontal direction (a direction orthogonal to the longitudinal direction of the furnace body 25). By these steps, the same effect as the above (Effect 2) can be obtained.

(効果6)
空気導入工程は、複数の空気導入路50それぞれから流速および流量が同じ燃焼空気を導入する工程である。この工程により、上記(効果3)と同様の効果が得られる。
(Effect 6)
The air introduction process is a process of introducing combustion air having the same flow velocity and flow rate from each of the plurality of air introduction paths 50. By this step, the same effect as the above (Effect 3) can be obtained.

(他の効果1−1a)
次に、絞り部40に関する効果を説明する。図2に示すように、二次燃焼炉20は絞り部40を備える。絞り部40は、炉本体25に形成され、排ガス導入路30とガス排出路35との間、かつ、空気導入路50とガス排出路35との間に配置される。
この絞り部40の上流で排ガス及び燃焼用空気が滞留するので、排ガス及び燃焼用空気の二次燃焼炉20内での滞留時間をより長くできる。よって、排ガスの未燃分をより燃焼させることができる。
(Other effects 1-1a)
Next, the effect regarding the aperture unit 40 will be described. As shown in FIG. 2, the secondary combustion furnace 20 includes a throttle unit 40. The throttle unit 40 is formed in the furnace body 25 and is disposed between the exhaust gas introduction path 30 and the gas discharge path 35 and between the air introduction path 50 and the gas discharge path 35.
Since the exhaust gas and the combustion air stay in the upstream of the throttle section 40, the residence time of the exhaust gas and the combustion air in the secondary combustion furnace 20 can be made longer. Therefore, the unburned part of exhaust gas can be burned more.

(他の効果1−1b)
絞り部40の内径dと炉本体25の内径Dとの比d/Dは、0.7以上0.95以下である、よって、排ガス及び燃焼用空気の二次燃焼炉20内での滞留時間がより長くなるので(図5参照)、排ガスの未燃分をより燃焼させることができる。
(Other effects 1-1b)
The ratio d / D between the inner diameter d of the throttle section 40 and the inner diameter D of the furnace body 25 is 0.7 or more and 0.95 or less. Therefore, the residence time of exhaust gas and combustion air in the secondary combustion furnace 20 Becomes longer (see FIG. 5), the unburned portion of the exhaust gas can be burned more.

(他の効果1−2)
比d/Dは、0.75以上0.8以下である。よって、排ガス及び燃焼用空気の二次燃焼炉20内での滞留時間がより長くなるので(図5参照)、排ガスの未燃分をより燃焼させることができる。
(Other effects 1-2)
The ratio d / D is 0.75 or more and 0.8 or less. Accordingly, the residence time of the exhaust gas and combustion air in the secondary combustion furnace 20 becomes longer (see FIG. 5), so that the unburned portion of the exhaust gas can be burned more.

(他の効果1−3)
図2に示すように、絞り部40は、排ガス導入路30とガス排出路35との中央部に配置される。
よって、絞り部40による上記の効果(他の効果1−1a、b及び他の効果1−2)を確実に得ることができ、かつ、絞り部40内面の損傷を抑制できる。この効果の詳細は次の通りである。(ア)バーナ27は通常、排ガス導入路30の近傍に配置される。よって、排ガス導入路30の近傍に絞り部40を配置した場合、火炎により絞り部40の内面(の耐火物)が損傷するおそれがある。(イ)また、ガス排出路35の近傍の排ガスは、燃焼がほぼ終わっている。よって、ガス排出路35の近傍に絞り部40を配置しても、燃焼がほぼ終わった段階の排ガスを滞留させるだけで、排ガスの未燃分をより燃焼させる効果が十分に得られない場合がある。(ウ)一方、二段燃焼炉1では、絞り部40は、排ガス導入路30とガス排出路35との中央部に配置されるので、上記(ア)及び(イ)の問題を抑制できる。
(Other effects 1-3)
As shown in FIG. 2, the throttle unit 40 is disposed at the center of the exhaust gas introduction path 30 and the gas discharge path 35.
Therefore, the above-described effects (other effects 1-1a and b and other effects 1-2) by the throttle unit 40 can be obtained with certainty, and damage to the inner surface of the throttle unit 40 can be suppressed. The details of this effect are as follows. (A) The burner 27 is normally disposed in the vicinity of the exhaust gas introduction path 30. Therefore, when the throttle portion 40 is disposed in the vicinity of the exhaust gas introduction path 30, the inner surface (the refractory material) of the throttle portion 40 may be damaged by the flame. (A) Further, the exhaust gas in the vicinity of the gas discharge passage 35 is almost completely combusted. Therefore, even if the throttle portion 40 is disposed in the vicinity of the gas discharge path 35, there is a case where the effect of further burning the unburned portion of the exhaust gas cannot be sufficiently obtained simply by retaining the exhaust gas at the stage where the combustion is almost finished. is there. (C) On the other hand, in the two-stage combustion furnace 1, since the throttle part 40 is disposed at the central part of the exhaust gas introduction path 30 and the gas discharge path 35, the above problems (a) and (b) can be suppressed.

(他の効果1−4)
図2に示すように、二次燃焼工程は絞り工程を備える。排ガス導入路30とガス排出路35との間、かつ、空気導入路50とガス排出路35との間に配置されるとともに、炉本体25に形成される絞り部40により、炉本体25の内部を通る流路を絞る工程が絞り工程である。絞り部40の内径dと前記炉本体の内径Dとの比d/Dは、0.7以上0.95以下である。この工程により、上記(他の効果1−1a、b)及び(他の効果1−2)と同様の効果が得られる。
(Other effects 1-4)
As shown in FIG. 2, the secondary combustion process includes a throttling process. The inside of the furnace main body 25 is disposed between the exhaust gas introduction path 30 and the gas discharge path 35 and between the air introduction path 50 and the gas discharge path 35, and by the throttle 40 formed in the furnace main body 25. The process of narrowing the flow path passing through is the throttling process. A ratio d / D between the inner diameter d of the throttle 40 and the inner diameter D of the furnace body is 0.7 or more and 0.95 or less. By this step, the same effect as the above (other effects 1-1a, b) and (other effects 1-2) can be obtained.

(他の効果1−5)
この二段燃焼方法では、比d/Dは、0.75以上0.8以下である。この方法により、上記(他の効果1−2)と同様の効果が得られる。
(Other effects 1-5)
In this two-stage combustion method, the ratio d / D is 0.75 or more and 0.8 or less. By this method, the same effect as the above (other effects 1-2) can be obtained.

(他の効果1−6)
絞り工程は、炉本体25の内部を通る流路のうち排ガス導入路30とガス排出路35との中央部を絞る工程である。この工程により、上記(他の効果1−3)と同様の効果が得られる。
(Other effects 1-6)
The narrowing step is a step of narrowing the central portion of the exhaust gas introduction path 30 and the gas discharge path 35 among the flow paths passing through the inside of the furnace body 25. By this step, the same effect as the above (other effects 1-3) is obtained.

(他の効果2−1)
次に、主に空気導入路50の高さ位置に関する効果を説明する。図2に示すように、排ガス導入路30から排ガスが導入される位置、および、空気導入路50から燃焼用空気が導入される位置は、炉本体25の長手方向に直交する同一平面上である。
ここで、排ガス導入路30付近は、ガス排出路35付近に比べ、排ガスの流れの乱れが多い(図6(a)参照)。上記構成では、排ガスの流れの乱れが多い位置の近傍から燃焼用空気が導入される。よって、排ガスと燃焼用空気が混合されやすい(混合性が良くなる)。よって、排ガスの未燃分がより燃焼しやすい。
(Other effects 2-1)
Next, the effect regarding the height position of the air introduction path 50 is mainly demonstrated. As shown in FIG. 2, the position where the exhaust gas is introduced from the exhaust gas introduction path 30 and the position where the combustion air is introduced from the air introduction path 50 are on the same plane orthogonal to the longitudinal direction of the furnace body 25. .
Here, the vicinity of the exhaust gas introduction path 30 is more disturbed in the flow of the exhaust gas than the vicinity of the gas discharge path 35 (see FIG. 6A). In the above configuration, the combustion air is introduced from the vicinity of the position where the turbulence of the exhaust gas flow is frequently disturbed. Therefore, the exhaust gas and the combustion air are easily mixed (mixability is improved). Therefore, the unburned portion of the exhaust gas is more likely to burn.

(他の効果2−2)
炉本体25の長手方向は鉛直方向である。排ガス導入路30から排ガスが導入される位置、および、空気導入路50から燃焼用空気が導入される位置は、同じ高さである。
よって、上記(他の効果2−1)と同様の効果が得られる。
(Other effects 2-2)
The longitudinal direction of the furnace body 25 is the vertical direction. The position where the exhaust gas is introduced from the exhaust gas introduction path 30 and the position where the combustion air is introduced from the air introduction path 50 are the same height.
Therefore, the same effect as the above (other effects 2-1) can be obtained.

(他の効果2−3)
図2に示すように、排ガス導入工程で排ガスが導入される位置、および、空気導入工程で前記燃焼用空気が導入される位置は、炉本体25の長手方向に直交する同一平面上である。これらの工程により、上記(他の効果2−1)と同様の効果が得られる。
(Other effects 2-3)
As shown in FIG. 2, the position where the exhaust gas is introduced in the exhaust gas introduction process and the position where the combustion air is introduced in the air introduction process are on the same plane orthogonal to the longitudinal direction of the furnace body 25. By these steps, the same effect as the above (other effects 2-1) can be obtained.

(他の効果2−4)
炉本体25の長手方向は鉛直方向である。排ガス導入工程で排ガスが導入される位置、および、空気導入工程で燃焼用空気が導入される位置は、同じ高さである。これらの工程により、上記(他の効果2−2)と同様の効果が得られる。
(Other effects 2-4)
The longitudinal direction of the furnace body 25 is the vertical direction. The position where the exhaust gas is introduced in the exhaust gas introduction process and the position where the combustion air is introduced in the air introduction process are the same height. By these steps, the same effect as the above (other effects 2-2) can be obtained.

(他の効果2−5)
図3に示すように、排ガス導入工程は、炉本体25の内部で排ガスが旋回流となるように排ガスを導入する工程である。この工程により、上記(他の効果2−3)と同様の効果が得られる。
(Other effects 2-5)
As shown in FIG. 3, the exhaust gas introduction step is a step of introducing exhaust gas so that the exhaust gas turns into a swirl flow inside the furnace body 25. By this step, the same effect as the above (other effects 2-3) can be obtained.

(変形例)
上記実施形態の二段燃焼炉1は様々に変形できる。
(Modification)
The two-stage combustion furnace 1 of the above embodiment can be variously modified.

上記実施形態では、図2に示す絞り部40の内径dと炉本体25の内径Dとの比d/Dを0.7以上0.95以下などとしたが、比d/Dを0.7未満にしても良く、比d/Dを0.95より大きくしても良く、比d/Dを1.0としても良い(絞り部40がなくても良い)。   In the above embodiment, the ratio d / D between the inner diameter d of the throttle portion 40 and the inner diameter D of the furnace body 25 shown in FIG. 2 is set to 0.7 or more and 0.95 or less, but the ratio d / D is set to 0.7. The ratio d / D may be greater than 0.95, and the ratio d / D may be 1.0 (the diaphragm portion 40 may not be provided).

図2に示すように、上記実施形態では、空気導入路50が排ガス導入路30と同じ高さに配置された。しかし、空気導入路50は、排ガス導入路30よりも上方(図示なし)や下方(空気導入路50A参照)の位置に配置されても良い。また、上記実施形態では、複数の空気導入路50の全てが同じ高さ位置に配置されたが、複数の空気導入路50が異なる高さ位置に配置されても良い。例えば、一部の空気導入路50を排ガス導入路30と同じ高さに配置し、他の空気導入路50を排ガス導入路30よりも下方側や上方側に配置しても良い。複数の空気導入路50を異なる高さ位置に配置した場合、様々な高さ位置で排ガスをより旋回させることができ、滞留時間を長くできる。   As shown in FIG. 2, in the above embodiment, the air introduction path 50 is arranged at the same height as the exhaust gas introduction path 30. However, the air introduction path 50 may be disposed above (not shown) or below (see the air introduction path 50A) the exhaust gas introduction path 30. In the above embodiment, all of the plurality of air introduction paths 50 are arranged at the same height position, but the plurality of air introduction paths 50 may be arranged at different height positions. For example, a part of the air introduction paths 50 may be disposed at the same height as the exhaust gas introduction path 30, and the other air introduction paths 50 may be disposed below or above the exhaust gas introduction path 30. When the plurality of air introduction paths 50 are arranged at different height positions, the exhaust gas can be swirled at various height positions, and the residence time can be increased.

上記実施形態では、排ガス導入方向30a及び空気導入方向50aを水平方向とした。しかし、排ガス導入路30や空気導入路50は、鉛直方向の成分を有しても良い。なお、排ガス導入路30よりも下方側(炉本体25下端側)に空気導入路50を設けた場合に、空気導入方向50aを上向きにすれば、炉本体25内部での排ガスの滞留時間を長くできる。   In the above embodiment, the exhaust gas introduction direction 30a and the air introduction direction 50a are horizontal. However, the exhaust gas introduction path 30 and the air introduction path 50 may have a vertical component. In addition, when the air introduction path 50 is provided below the exhaust gas introduction path 30 (lower end side of the furnace body 25), if the air introduction direction 50a is directed upward, the residence time of the exhaust gas within the furnace body 25 is lengthened. it can.

1 二段燃焼炉
10 一次燃焼炉
20 二次燃焼炉
25 炉本体
25a 燃焼室
30 排ガス導入路
35 ガス排出路
40 絞り部
50、51、52 空気導入路
d、D 内径
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Secondary combustion furnace 10 Primary combustion furnace 20 Secondary combustion furnace 25 Furnace main body 25a Combustion chamber 30 Exhaust gas introduction path 35 Gas discharge path 40 Restriction part 50, 51, 52 Air introduction path d, D Inner diameter

Claims (6)

被焼却物を燃焼させて排ガスを排出する一次燃焼炉と、
前記一次燃焼炉から排出された前記排ガスの未燃分を燃焼させる二次燃焼炉と、
を備え、
前記二次燃焼炉は、
内部に燃焼室を形成する円筒状の炉本体と、
前記炉本体の長手方向の一端側に設けられ、前記一次燃焼炉から前記炉本体の内部に前記排ガスを導入する排ガス導入路と、
前記炉本体の長手方向の他端側に設けられ、前記炉本体の内部から前記未燃分燃焼後の前記排ガスを排出するガス排出路と、
前記炉本体に設けられ、前記炉本体の内部に燃焼用空気を導入する空気導入路と、
を備え、
前記排ガス導入路は、前記炉本体の内部で前記排ガスが旋回流となるように形成され、
前記空気導入路は、前記炉本体の内部で前記燃焼用空気が旋回流となるように形成されるとともに、前記燃焼用空気と前記排ガスとで旋回流の旋回の向きが同じになるように形成される、二段燃焼炉。
A primary combustion furnace that emits exhaust gas by burning incinerated materials;
A secondary combustion furnace for burning the unburned portion of the exhaust gas discharged from the primary combustion furnace;
With
The secondary combustion furnace is
A cylindrical furnace body forming a combustion chamber therein;
An exhaust gas introduction path which is provided on one end side in the longitudinal direction of the furnace body, and introduces the exhaust gas from the primary combustion furnace into the furnace body;
A gas discharge path that is provided on the other end side in the longitudinal direction of the furnace body, and discharges the exhaust gas after the unburned burned from the inside of the furnace body;
An air introduction path provided in the furnace body for introducing combustion air into the furnace body;
With
The exhaust gas introduction path is formed so that the exhaust gas becomes a swirl flow inside the furnace body,
The air introduction path is formed so that the combustion air becomes a swirl flow inside the furnace body, and the swirl flow swirl direction is the same between the combustion air and the exhaust gas. A two-stage combustion furnace.
前記排ガス導入路は、前記炉本体の長手方向に直交する方向に前記排ガスを導入するように形成され、
前記空気導入路は、前記炉本体の長手方向に直交する方向に前記燃焼用空気を導入するように形成される、請求項1に記載の二段燃焼方法。
The exhaust gas introduction path is formed to introduce the exhaust gas in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the furnace body,
2. The two-stage combustion method according to claim 1, wherein the air introduction path is formed so as to introduce the combustion air in a direction orthogonal to a longitudinal direction of the furnace body.
前記空気導入路は、前記炉本体に複数設けられ、
前記複数の空気導入路それぞれから導入される燃焼用空気の流速および流量が同じである、請求項1または2に記載の二段燃焼炉。
A plurality of the air introduction paths are provided in the furnace body,
The two-stage combustion furnace according to claim 1 or 2, wherein the flow velocity and flow rate of combustion air introduced from each of the plurality of air introduction paths are the same.
一次燃焼炉により被焼却物を燃焼させて排ガスを排出する一次燃焼工程と、
前記一次燃焼工程で排出された前記排ガスの未燃分を二次燃焼炉で燃焼させる二次燃焼工程と、を備え、
前記二次燃焼炉は、内部に燃焼室を形成する円筒状の炉本体を備え、
前記二次燃焼工程は、
前記炉本体の長手方向の一端側に設けられる排ガス導入路を介して、前記一次燃焼炉から前記炉本体の内部に前記排ガスを導入する排ガス導入工程と、
前記炉本体の長手方向の他端側に設けられるガス排出路を介して、前記炉本体の内部から前記未燃分燃焼後の前記排ガスを排出するガス排出工程と、
前記炉本体に設けられる空気導入路を介して、前記炉本体の内部に燃焼用空気を導入する空気導入工程と、
を備え、
前記排ガス導入工程は、前記炉本体の内部で前記排ガスが旋回流となるように前記排ガスを導入する工程であり、
前記空気導入工程は、前記炉本体の内部で前記燃焼用空気が旋回流となるように、かつ、前記燃焼用空気と前記排ガスとで旋回流の旋回の向きが同じになるように、前記燃焼用空気を導入する工程である、二段燃焼方法。
A primary combustion process in which incinerated materials are burned in a primary combustion furnace and exhaust gas is discharged;
A secondary combustion step of burning an unburned portion of the exhaust gas discharged in the primary combustion step in a secondary combustion furnace,
The secondary combustion furnace includes a cylindrical furnace body that forms a combustion chamber therein,
The secondary combustion process includes
An exhaust gas introduction step of introducing the exhaust gas into the furnace body from the primary combustion furnace through an exhaust gas introduction path provided on one end side in the longitudinal direction of the furnace body;
A gas discharge step of discharging the exhaust gas after combustion of the unburned matter from the inside of the furnace body through a gas discharge path provided on the other end side in the longitudinal direction of the furnace body;
An air introduction step of introducing combustion air into the furnace body through an air introduction path provided in the furnace body;
With
The exhaust gas introduction step is a step of introducing the exhaust gas so that the exhaust gas becomes a swirl flow inside the furnace body,
In the air introduction step, the combustion air is swirled inside the furnace body, and the swirl swirl direction is the same between the combustion air and the exhaust gas. A two-stage combustion method, which is a process of introducing industrial air.
前記排ガス導入工程は、前記炉本体の長手方向に直交する方向に前記排ガスを導入する工程であり、
前記空気導入工程は、前記炉本体の長手方向に直交する方向に前記燃焼用空気を導入する工程である、請求項4に記載の二段燃焼方法。
The exhaust gas introduction step is a step of introducing the exhaust gas in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the furnace body,
The two-stage combustion method according to claim 4, wherein the air introduction step is a step of introducing the combustion air in a direction orthogonal to a longitudinal direction of the furnace body.
前記空気導入工程は、複数の前記空気導入路それぞれから流速および流量が同じ前記燃焼空気を導入する工程である、請求項4または5に記載の二段燃焼方法。   The two-stage combustion method according to claim 4 or 5, wherein the air introduction step is a step of introducing the combustion air having the same flow velocity and flow rate from each of the plurality of air introduction paths.
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